[实用新型]模拟土压平衡盾构施工过程的试验装置

摘要

本实用新型公开了一种模拟土压平衡盾构施工过程的试验装置，用于研究软土地区盾构隧道施工过程的模型试验。在垫块底座上架设模型盾构机掘进系统，开挖时将千斤顶机箱紧贴于反力墙，模型盾构机中轴线与模型箱内待开挖土体中轴线重合，校正无误后启动千斤顶，调节千斤顶顶进速度，此时模型衬砌在顶推臂推动下向前移动；与此同时开启旋转驱动器，调节转速，刀盘开始切削土体并通过隔板孔将土舱中渣土挤入螺旋出土器中，螺旋叶片转动带出渣土，传送至出土口掉落至接土槽中；随着开挖面地推进，带等间距划痕的模型衬砌亦能及时跟进以起支护作用。该简易装置能方便、真实地模拟软土地区盾构隧道施工过程，能为工程建设提供准确、真实的试验数据。

主权项

一种模拟土压平衡盾构施工过程的试验装置，包括切削机构、出土机构和推进机构, 其特征在于：所述切削机构包括刀盘（1）和刀盘旋转驱动装置，所述刀盘（1）与土舱隔板（3）平行，所述刀盘（1）与土舱隔板（3）之间设有土舱（5），所述刀盘旋转驱动装置驱动所述刀盘（1）转动，使所述刀盘（1）的正面工作面直接对前方的土体进行切削，并使被切削的土体进入所述刀盘（1）背面后方的所述土舱（5），所述土舱（5）的柱形内腔由圆筒形的模型衬砌（7）、所述刀盘（1）和所述土舱隔板（3）围合形成，所述模型衬砌（7）内表面紧卡所述土舱隔板（3）的外缘并相互固定，所述刀盘（1）相对于所述模型衬砌（7）进行转动，对所述土舱（5）进行活动封堵；所述出土机构包括搅拌棒（2）、隔板孔（4）、螺旋出土器（14）和出土口（13），所述隔板孔（4）镂空开设在所述土舱隔板（3）上，所述搅拌棒（2）设置于所述土舱（5）中，并固定于所述刀盘（1）上，将进入所述土舱（5）中的土体搅拌粉碎成渣土，被充分搅拌的渣土通过所述隔板孔（4）不断被挤入所述螺旋出土器（14）中，所述螺旋出土器（14）包括螺旋出土器内筒（6）、螺旋出土器外筒（10）、螺旋叶片（8）和输送旋转驱动装置，所述螺旋出土器外筒（10）的前端部固定在所述土舱隔板（3）上，所述隔板孔（4）通向所述螺旋出土器内筒（6）和所述螺旋出土器外筒（10）之间形成螺旋出土器的渣土输送通道，所述螺旋出土器内筒（6）和所述螺旋出土器外筒（10）的轴线重合，所述螺旋叶片（8）相隔固定的间距通过螺栓A（21）与在所述螺旋出土器内筒（6）上开设的螺栓孔A（9）配合，所述螺旋叶片（8）不接触所述螺旋出土器外筒（10）的内壁，所述输送旋转驱动装置驱动所述螺旋出土器内筒（6）在所述螺旋出土器外筒（10）中转动，进而带动所述螺旋叶片（8）进行转动，所述螺旋出土器内筒（6）的前部位置安装的所述螺旋叶片（8）将从所述隔板孔（4）挤出的渣土通过旋转传输，向所述螺旋出土器内筒（6）的后部输送，所述螺旋出土器外筒（10）的后部下方开有出土口（13），渣土最终从所述出土口（13）排出，所述刀盘旋转驱动装置和所述输送旋转驱动装置合并成一个旋转驱动装置，由安装于所述出土机构末端的旋转驱动箱（15）实现，所述旋转驱动箱（15）的前端与所述螺旋出土器外筒（10）的末端固定连接，所述旋转驱动箱（15）传动端与所述螺旋出土器内筒（6）末端同轴固定连接，螺旋出土器内筒（6）的前端从所述土舱隔板（3）的中心孔穿过，并延伸至所述刀盘（1）的背面，螺旋出土器内筒（6）的前端与所述刀盘（1）固定连接，使所述旋转驱动箱（15）驱动所述刀盘（1）、所述搅拌棒（2）和所述螺旋叶片（8）转动，完成所述刀盘（1）对前方的土体进行切削与所述螺旋出土器（14）正常排土作业；所述螺旋出土器（14）置于模型衬砌（7）内，所述模型衬砌（7）由模型衬砌管片拼装而成，形成隧道开挖支护模型装置；所述推进机构包括千斤顶机箱（16），反力墙（20）直接支撑所述千斤顶机箱（16）固定基座，所述千斤顶机箱（16）的千斤顶推力输出杆（17）的顶端通过顶推所述旋转驱动箱（15）推动所述螺旋出土器外筒（10）的向前推进，进而推动所述切削机构沿开挖轴线掘进，在所述旋转驱动箱（15）及其前方的所述模型衬砌（7）之间还设有至少四根顶推臂（11），各所述顶推臂（11）的前端支撑所述模型衬砌（7）的末端，各所述顶推臂（11）的后端部（12）均通过螺栓B（23）与螺栓孔B（22）与旋转驱动箱（15）固定连接，所述千斤顶机箱（16）的千斤顶推力输出杆（17）还通过顶推各所述顶推臂（11）的后端部（12），使所述模型衬砌（7）向前移动，实现衬砌管片的及时自动顶进支护。